高中物理必修1教学课件：第3章 第3节 摩擦力

1.两个相互接触并互相挤压的物体发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力叫做摩擦力。2．摩擦力包括静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。 3．摩擦力产生的条件(1)接触面粗糙；(2)两个物体之间有弹力；(3)有相对运动或相对运动趋势。这三个条件缺一不可，必须同时满足才能产生摩擦力。4．滑动摩擦力的大小：F＝μFN静摩擦力的大小范围：0＜F≤Fmax 1．摩擦力(1)定义：两个相互接触的物体，当它们发生或具有趋势时，在接触面上产生的阻碍或的力。(2)分类：滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力。[自学教材]相对运动相对运动相对运动趋势相对运动 2．静摩擦力(1)定义：两个只有，而没有的物体之间产生的摩擦力。(2)方向：沿着并且跟物体的的方向相反，而与物体的运动方向无关。可能同向也可能反向，还可能有一定夹角。(3)大小：范围，Fmax为。(4)作用效果：总是阻碍物体间的。相对运动趋势相对运动接触面相对运动趋势0＜F≤Fmax最大静摩擦力相对运动趋势 [重点诠释]1．对“相对”的理解有静摩擦力作用的两物体是“相对”静止的，即这两个物体互为参考系时是静止的，而以其他物体为参考系时并不一定静止，所以一个物体受到静摩擦力作用时并不一定静止，也有可能是运动的。2．静摩擦力产生的条件(1)接触面是粗糙的。(2)两物体相对静止但存在相对运动趋势。(3)两物体在接触面上有正压力(弹力)。 3．判断静摩擦力有无的方法(1)定义法：在判断物体间是否存在静摩擦力时，可用假设法，先假设接触面是光滑的，看物体是否发生相对运动。如果物体仍保持相对静止，则物体不受静摩擦力；反之，则受静摩擦力。(2)平衡条件法：根据二力平衡的条件判定。 4．静摩擦力的大小(1)静摩擦力的大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力的大小。两物体间的静摩擦力F在0和最大静摩擦力Fmax之间，即0≤F≤Fmax。(2)Fmax为最大静摩擦力，大小等于物体刚要发生相对运动时所需要的沿相对运动趋势方向的最小外力。其值略大于滑动摩擦力，有时认为二者相等。 1．关于静摩擦力，下列说法中正确的是()A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力B．静摩擦力总是阻碍物体的运动C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值 解析：由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间，所以A错误；静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势，方向与物体间相对运动趋势的方向相反，不能说成阻碍物体的运动，所以B错误，C正确；两物体间静摩擦力的大小随物体所受其他外力的变化而变化，因此D错误。答案：C 1．定义当一个物体在另一个物体表面的时候，会受到另一个物体阻碍它的力，这种力叫做滑动摩擦力。2．方向沿着，并且跟物体的的方向相反，与物体的运动方向无关。[自学教材]滑动滑动接触面相对运动 3．大小F＝，FN为压力，μ为动摩擦因数。4．作用效果总是阻碍物体间的。μFN相对运动 [重点诠释]1．对滑动摩擦力的理解滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间，但并不意味着这两个物体相对于其他物体都是运动的，即受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动。2．滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触挤压；(2)物体间的接触而不光滑；(3)两物体间存在相对运动。 3．滑动摩擦力的大小(1)公式：F＝μFN。(2)F的大小与FN成正比，与物体的运动状态无关。(3)动摩擦因数μ与接触面的粗糙程度和材料有关，与物体间的压力、相对运动的速度及接触面的大小均无关。(4)公式F＝μFN中的FN是物体与接触面间的正压力，不一定等于物体的重力，求FN要根据物体受力情况而定。 解析：动摩擦因数μ的大小由接触面的粗糙情况及材料决定，与摩擦力Ff和压力FN无关，一旦材料和接触面的情况确定了，动摩擦因数μ也就确定了。答案：D [例1]关于摩擦力，下列说法中正确的是()A．两个接触的相对静止的物体间一定有摩擦力B．受静摩擦力作用的物体一定是静止的C．滑动摩擦力方向一定与运动方向相反D．物体间正压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，但有一个限度 [审题指导]求解本题应把握以下三点：(1)摩擦力的产生条件；(2)摩擦力的方向判断；(3)摩擦力大小的确定。 [解析]两个相对静止的物体间不一定有静摩擦力，还要看它们之间是否有相对运动趋势。例如静止在水平地面上的汽车，它们之间就没有静摩擦力。受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，例如与倾斜的匀速运动的输送带相对静止的物体，物体与输送带之间有相对滑动的趋势，所以有静摩擦力存在，但物体并不是静止的。产生静摩擦力时只要与接 触面相对静止就行了。上述的输送带如果突然加速，物体就可能受到与运动方向一致的滑动摩擦力。所以A、B、C错误，在正压力一定时，静摩擦力的大小可以因外力的变化而变化，但不能超过最大静摩擦力，这就是一个限度，D正确。[答案]D 有关摩擦力的几个注意问题(1)不论物体是静止还是运动，都可以受静摩擦力或滑动摩擦力。(2)摩擦力并不总是阻碍物体的运动，它既可作动力，又可作阻力。(3)摩擦力的方向可以与物体的运动方向相反，也可以与运动方向相同。［借题发挥］ 1．以下关于滑动摩擦力的说法中，正确的是()A．滑动摩擦A力的方向总是与物体的运动方向相反B．滑动摩擦力总是阻碍物体的运动C．滑动摩擦力的方向总是与物体间的相对运动方向相反D．两个互相接触且挤压的物体发生相对运动时，它们都要受到滑动摩擦力的作用解析：滑动摩擦力是发生在相对运动的物体间，故A、B错，而C对，D中只满足滑动摩擦力产生的两个条件，还缺少接触面粗糙的条件，故D错。答案：C [例2]如图3－3－1所示，A、B两物块竖直叠放在水平面上。今用水平力F拉B物块，两物块均静止，那么物块A和B是否受静摩擦力作用呢？[思路点拨](1)判断A与B之间静摩擦力可用“假设法”。(2)判断B与地面之间静摩擦力可用二力平衡规律。图3－3－1 [解析]用假设法判断，假设A受到静摩擦力作用，该摩擦力方向一定与接触面相切，即沿水平方向。根据力的作用效果知，A物块在摩擦力作用下不可能处于静止状态。因此与题意是相矛盾的，故A物块不受静摩擦力作用。再对B进行分析，B受到向右的拉力F作用处于平衡状态，由二力平衡特点，则B一定受到地面产生的向左的静摩擦力作用。[答案]物块A不受静摩擦力作用，物块B受到地面产生的向左的静摩擦力作用 在判断摩擦力方向时，弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键。“相对运动(趋势)”是指受力物体相对于相接触的施力物体的运动，而不一定是相对于地面的运动。物体的相对运动并不一定与物体的实际运动(相对地)方向相同，两者方向可能相同，也可能相反。［借题发挥］ 若力F作用在A上且两物块仍静止，试分析A、B受摩擦力的情况。解析：对于A物体，假设A、B之间接触面光滑，在力F作用下，不可能保持静止状态，将会向右运动，故A相对B有向右运动的趋势，所以物块A受到向左的静摩擦力作用。对于B物体，由于B给A一个向左的静摩擦力作用，根据力的相互性，A物体将给B物体一个向右的静摩擦力作用。假 设B与地面间光滑，B物体将在此静摩擦力作用下向右运动而不可能处于静止状态，因此B物体受到地面对它向左的静摩擦力作用。综上分析，A物体受到B物体对它向左的静摩擦力作用，B物体受到A物体和地面两个静摩擦力作用。答案：见解析 [例3]重为400N的木箱放在水平地面上，木箱与地面间的动摩擦因数为0.25。如图3－3－2所示，用水平力F推木箱，当F分别为60N、90N和150N时，木箱受到的摩擦力分别是多少？方向如何？图3－3－2 [思路点拨][解析]木箱在F的推动下不知是否移动，应先求最大静摩擦力，在未作说明的情况下，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。Fmax＝μFN＝μG＝0.25×400N＝100N可见当用60N和90N的水平力推木箱时，推力小于最大静摩擦力，木箱静止不动，由二力平衡可知，静摩擦力的大小分别为60N和90N，方向与F方向相反。 当用150N的推力推木箱时，推力大于最大静摩擦力，木箱滑动，摩擦力为滑动摩擦力，因此，摩擦力的大小为100N，方向与相对运动方向相反，即与F方向相反。[答案]60N、90N、100N，方向均与F方向相反。 (1)在求解摩擦力大小时，一定要分清是求静摩擦力，还是求滑动摩擦力。F＝μFN只适用于滑动摩擦力的计算，对于静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定。(2)公式F＝μFN中的FN是物体接触面之间的正压力，不一定等于物体的重力G。要根据物体的受力来确定。［借题发挥］ 2．重为50N的物体，在粗糙水平面上向右运动，物体和水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，同时物体还受到一个大小为10N、方向水平向左的水平拉力F作用，如图3－3－3所示，则水平面对物体的摩擦力的大小和方向是()A．10N，水平向左B．20N，水平向左C．10N，水平向右D．20N，水平向右图3－3－3 解析：物体对水平面的压力FN＝mg，所以所受滑动摩擦力大小为Ff＝μFN＝μmg＝0.2×50N＝10N，方向与相对滑动方向相反，水平向左。故选项A正确。答案：A